北京市近郊区土壤砷累积特征

城市近郊区土地利用类型多元化,同时也承载着巨大环境压力,研究近郊区土壤污染特征对城市规划及发展有着重要意义.通过3 km×3 km网格布点,系统采样调查了北京市近郊区5～6环路之间167个样点的0～20 cm表层土壤样品中砷的含量,分析了城市近郊区土壤砷的累积特征.结果表明,北京市近郊区土壤砷含量为2.89～11.38 mg.kg-1,平均值为7.11mg.kg-1.平均值在90年代末的背景值调查数据的范围之内,但是各个分位数级别的值均小于80年代初的北京市土壤背景值调查数据.因子分析结果发现北京市近郊区土壤砷与来源于成土母质的Co、Mn和Ni元素一组.克里格插值得到的北京市近郊区土壤砷含量空间分布图表明,西北与东部及东南部分土壤砷含量较东北和西南部高,砷含量最高25%的土壤样点与点源污染有关,而砷含量最低25%的样点大多远离污染源.不同土地利用类型土壤砷的比较结果表明人类活动在一定程度上影响土壤中砷的累积,生活区与农田土壤砷含量相似且显著大于绿地和荒地.污染源对生活区和绿地与荒地土壤中砷的累积有显著影响,工厂区附近的土壤砷含量显著比远离工厂区和交通区的土壤高.因此,北京市近郊区土壤砷在整体空间分布上主要与成土母质有关,然而人类活动在一定程度上也显著增加了土壤砷的累积.     

双季稻田CH4和N2 O排放特征及品种筛选研究

通过大田小区实验,采用静止箱-气相色谱法对早晚两季水稻品种CH4与N2O排放通量进行了观测.结果表明,早稻CH4排放季节变化呈单峰模式,N2O排放呈双峰模式;晚稻CH4与N2O排放季节变化均呈单峰模式.CH4、N2O季节平均排放通量品种间均存在显著差异(P<0.05).早稻品种CH4、N2O季节平均排放通量极差分别为0.58 mg.(m2.h)-1、5.89μg.(m2.h)-1,晚稻为4.06 mg.(m2.h)-1、5.70μg.(m2.h)-1;早稻品种温室气体排放的增温潜势、单位产量增温潜势极差分别为2.92 kg.hm-2、0.097 kg.kg-1,晚稻分别为2 256 kg.hm-2、0.28 kg.kg-1.增温潜势、单位产量增温潜势比较,常规稻>超级杂交稻>杂交稻.早稻无水稻种植区CH4、N2O季节排放通量分别是水稻种植区的27.1%～31.8%、33.6%～88.3%;晚稻分别是23.8%～28.8%、38.6%～45.3%.早稻适宜种植品种为陆两优819、金优402、湘早籼24号,晚稻品种为岳优9113、湘晚籼12号.     

金铜矿下游农户家养番鸭体内重金属分布特征及其评价

为研究采矿活动及其污染事故对家禽养殖的影响,分别采集了金铜矿下游两岸不同村庄农户家养番鸭10只,分析了鸭肉、鸭肝和鸭血样品中Cu、Hg和As的含量,并对番鸭体内重金属的健康安全进行了评价.结果表明,在相同组织中,Cu含量较Hg和As高.在不同组织中,鸭肝样品中Cu含量最高,平均值为17.20 mg.kg-1,而Hg和As在3个组织间含量无明显差异.金铜矿下游两岸不同村庄农户番鸭样品体内3个组织中Cu、Hg和As的含量均未显示出明显的空间分布规律,表明污染事故及正常的采矿活动未对下游两岸村庄农户家养番鸭样品构成明显影响.所研究番鸭体内3个组织中的Cu、Hg和As的含量都处于正常值范围,且番鸭健康状况未表现出异常.但参照国家食品卫生标准评价结果显示,鸭肝样品中Cu超标率达到100%,最高超标1.74倍,部分鸭肉、鸭血与鸭肝样品中Hg含量也达到较高水平.     

巢湖周边表土中有机质、全氮和全磷空间分布及其相关性

测定了巢湖周边3 528 km2范围内60个混合土样中的有机质(organic matter,OM)、全氮(total nitrogen,TN)和全磷(total phosphorus,TP)含量,通过GS 7.0+地统计学分析软件、Surfer 8.0及Mapinfo 8.5软件研究了这3种营养盐的空间分布,并使用SPSS 17.0软件对各指标间的相关性进行了分析.结果表明:①巢湖周边表土中ω(OM)、ω(TN)和ω(TP)平均值依次为19 500、1 027和483 mg.kg-1,东巢湖表土中ω(OM)和ω(TN)均值高于西巢湖,而磷矿的存在导致了ω(TP)均值西高东低;②位于巢湖西南的杭埠-丰乐河和白石天河周边表土中(TP)本底值较高,且水土流失十分严重,巢湖面源污染管理必须高度重视该两河的TP控制;③在线性模型下,巢湖周边表土中ω(OM)、ω(TN)和ω(TP)的块金值/基台值依次为0.015、0.202和0.128.巢湖周边表土中ω(OM)、ω(TN)和ω(TP)具有极强的空间自相关性,三者Pearson检验为两两显著相关,巢湖周边表土中ω(TN)和ω(TP)可由ω(OM)通过文中所得的公式估算,精度能满足日常管理需要.     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.     

锡林河流域地表水痕量元素的时空分布

为更好地理解锡林河流域水文循环过程,在2006～2008年锡林河主要径流期内13个河水断面(10个位于锡林河干流,3个位于3条支流)取得的248个水样,应用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行了Al、As等20种痕量元素的分析测定,利用分析结果对流域内痕量元素时空分布特征进行了分析.结果表明,锡林河河水中痕量元素平均质量浓度大部分在0.1～10μg.L-1之间;大多数痕量元素浓度值介于大气降水和地下水之间,并且十分接近地下水浓度,说明地表水同时受大气降水和地下水补给并主要依靠地下水补给.时间上,地表水痕量元素年内、年际变化均不大,就年内而言,大部分元素浓度变化在4、5月较大,7、8月较小;大部分元素在2007年间浓度略小.在空间上,从上游到下游,大多数痕量元素浓度呈上升趋势,地下水的补给、河水的蒸发等造成了元素富集的变化.     

黄河口新生湿地土壤Fe和Mn元素的空间分布特征

2009年5月,在今黄河入海口北部的新生湿地区域,依据植被类型设置9个采样区,研究了不同植物群落下湿地土壤Fe和Mn含量的空间分布特征.结果表明,不同类型湿地土壤的Fe、Mn含量在水平分布上由三棱蔗草-朝天委陵菜湿地到光滩呈波动上升趋势,在垂直分布上则表现为不同的波动变化特征.成土母质决定湿地土壤Fe、Mn含量的空间分布,而海水、植被和土壤细颗粒对其也有重要影响.相关分析表明,Fe、Mn之间以及二者与粉粒、TN、NO-3-N和有机质呈极显著正相关(P<0.01),与黏粒呈显著正相关(P<0.05),说明Fe、Mn与N具有较好的共存性,土壤细颗粒和有机质是影响土壤Fe、Mn分布的主导因素.黄河口新生湿地的Fe含量范围为16.49~33.11 g·kg-1,均值为22.54 g·kg-1,与苏北潮滩湿地,中国黄土高原黄土和中国土壤的背景值相近,但略低于长江口湿地,红树林湿地和内陆湖泊湿地.Mn含量范围为305.87~711.39mg·kg-1,均值为451.09 mg·kg-1,低于中国黄土高原黄土和中国土壤的Mn含量背景值.     

两相一体式污泥浓缩消化(TISTD)反应器微生物多样性研究

针对课题组开发的两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD),采用16S rDNA、PCR-TGGE等分子生物学技术,对反应器在不同阶段稳态下的内、外反应室中微生物的多样性和种群结构进行了研究.结果表明:TISTD反应器内外反应室中微生物群落均呈现高度的多样性分布,优势菌群明显,群落结构差异性很大,且外反应室较内反应室具有更多的微生物种群数量,外室是水解酸化的场所,污泥在外室经过微生物的水解酸化后进入内室,内室是严格厌氧的产甲烷场所;从反应器运行的不同时期来看,反应器中微生物优势种群呈现一定的差异,随着反应器负荷的改变,微生物的群落结构和种群数量也呈现出明显的演替过程,优势种群的功能地位处在动态变化中.微生物种群之间通过协同和竞争作用,形成了特定生态位的群落结构.研究结果解释了TISTD反应器同时浓缩和消化的工作机理,并为其推广、应用及优化调控提供了理论基础.     

间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响

厌氧条件下,采用4℃、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.32的基质、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.63的基质3种方法保藏厌氧氨氧化菌混培物,研究间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响.结果表明,间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物的危害大于长期性饥饿,且亚硝态氮浓度越高危害越大;另厌氧氨氧化菌混培物活性还与血红素c含量有直接相关性,无外界颜色干扰时厌氧氨氧化菌混培物颜色还可直观反映其活性和血红素c含量,且厌氧氨氧化菌混培物的颗粒结构及其富含的胞外多聚物能增强其抵抗外界不利因素的能力.在试验的5个月内,3种方法下的活性衰减速率均先快后趋于稳定,趋于稳定时的三者活性保留率分别为75.3％、70.8％、62.7％.     

基于多准则分析的非点源污染评价和分区——以北京怀柔区北宅小流域为例

非点源污染控制难度大、成本高,因此有必要对污染源划分等级,从而分别进行管理与规划.本研究提出了“风险评价-规划分区-分别管理”的非点源污染规划思路.“风险评价”在借鉴已有的非点源风险评价模型基础上,提出了基于多准则分析的非点源污染评价方法.该评价方法以土地利用因子、径流因子和距离因子为参评指标,采用改进的理想解法(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)确定因子权重,减少了人为主观性;“规划分区”依据“适度保护、优先规划、重点管理”的原则,结合风险评价结果,可将流域划分为5类管理分区;“分别管理”是对各类管理区分别配以针对性的BMPs和生态工程措施.“风险评价-规划分区-分别管理”这套方法层层递进不仅能评价流域非点源污染,也能定量为流域内非点源污染源的管理提供科学方案.最后将该方法在北宅小流域进行了应用,结果表明,该方法克服了传统方法的过于主观、局限性大的缺陷,可为类似流域非点源污染评价和管理提供参考.